Soldagem por explosão (cladding)

Estado sólido: uma explosão bate uma chapa contra outra

A soldagem por explosão une uma chapa fina de um metal a uma chapa grossa de outro batendo uma contra a outra com uma explosão controlada. O impacto é tão rápido e violento que as superfícies limpas se unem de forma sólida, sem fundir. Faz chapas cladeadas (um metal estrutural barato coberto por um metal caro resistente à corrosão), como titânio sobre aço, que nenhum outro método de soldagem consegue unir.

Foto: Public domain, via Wikimedia Commons

Soldagem por explosão · vista lateral no meio da explosãoOs números circulados correspondem às etapas abaixo; o desenho congela a explosão na metade, com a parte já unida à esquerda.

Como funciona

Empilhe as chapas. A chapa base grossa fica sobre um leito sólido de areia ou aço. A chapa de revestimento, mais fina, fica acima dela sobre pequenos espaçadores, deixando uma folga normalmente de alguns milímetros.
Espalhe o explosivo. Uma camada uniforme de um explosivo granulado e lento, muitas vezes com alguns centímetros de espessura, cobre a chapa de revestimento.
Detone em uma ponta. A frente de detonação percorre a chapa a normalmente cerca de 2.000–3.000 metros por segundo.
Lance o revestimento para baixo. Atrás da frente, a chapa de revestimento se curva e atinge a chapa base a várias centenas de metros por segundo, em um pequeno ângulo.
Limpe com um jato. No ponto de colisão em movimento, a enorme pressão esguicha um fino jato de metal da superfície para a frente. Ele remove óxidos e sujeira das duas chapas.
Una sem fundir. As superfícies recém-limpas são pressionadas com tanta força que seus átomos se ligam, deixando uma interface típica ondulada. A solda inteira leva cerca de um milésimo de segundo.

Por que é especial. Metais como titânio e aço formam compostos quebradiços quando fundidos juntos, então soldá-los por fusão falha. Como a soldagem por explosão nunca os funde, ela une pares que nada mais une, em áreas de muitos metros quadrados de uma só vez.

Dados-chave

Materiais: Quase qualquer par de metais dúcteis: aço com aço inoxidável, titânio, zircônio, ligas de níquel, cobre ou alumínio
Peças típicas: Chapas cladeadas para vasos de pressão, espelhos de trocadores de calor, juntas de transição de alumínio com aço, conectores elétricos para fundições
Tamanho da peça: Revestimento normalmente de alguns milímetros a alguns centímetros de espessura; chapas de até vários metros de largura
Precisão: Baixa: as chapas são aplainadas, cortadas e usinadas depois da união
Acabamento superficial: Rugosa e marcada pela explosão; a face externa é retificada ou polida depois
Tamanho de lote adequado: Chapas únicas e pequenos lotes feitos sob encomenda
Custo de ferramental e máquinas: Pouco maquinário, mas um local de detonação remoto e licenciado, explosivos e equipe especializada; cada chapa custa milhares de dólares ou mais
Velocidade: A solda leva cerca de um milissegundo; preparar e acabar uma chapa leva de horas a dias

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Une pares de metais que não podem ser soldados por fusão
Une áreas muito grandes de uma só vez
Sem zona afetada pelo calor: cada metal mantém suas propriedades
A união costuma ser mais forte que o mais fraco dos dois metais

Limites

Precisa de explosivos, de um local remoto e de regras rigorosas de segurança
Limitada principalmente a chapas planas e tubos simples
Ruído e vibração restringem onde e quando pode ser feita
Metais quebradiços trincam com o impacto

Onde é usado

Química e petróleoVasos de reatores e colunas com revestimentos de titânio ou zircônio
Energia e dessalinizaçãoEspelhos de trocadores de calor em condensadores
Construção navalTiras de transição de alumínio com aço para unir conveses de alumínio a cascos de aço
Fundição de alumínioConectores elétricos de alumínio com aço
ArteEsculturas feitas detonando chapas de metal em camadas

Como reconhecê-lo

Uma chapa com dois metais diferentes unidos face a face, com um limite perfeitamente nítido na borda cortada.
Sob uma lupa, esse limite é ondulado, como uma ondulação congelada, em vez de reto.
Sem cordões de solda em lugar nenhum: a junta é a face inteira da chapa.

Compare com

Soldagem por fricção e mistura (FSW)7.6também é de estado sólido, mas une costuras ao longo de uma borda em vez de faces inteiras.Brasagem e soldagem branda7.3também pode unir metais diferentes, mas com uma camada de adição mais fraca e só em juntas pequenas.Conformação por explosão4.9usa o mesmo tipo de explosão para dar forma a uma única chapa em vez de unir duas.

Assista

NobelClad · O que é a soldagem por explosão e por que ela une

NobelClad · Preparação das chapas, folga, camada de explosivo e detonação, passo a passo

NobelClad · O processo industrial do início até a chapa pronta

Sichuan Jinglei Science and Technology Co., Ltd. · Uma explosão real ao ar livre cladeando uma chapa grande

Veja fotos reais

Wikipedia: Soldagem por explosão — história, materiais e limites; poucas fotos
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

Uma explosão lança uma chapa contra outra tão rápido que suas superfícies limpas se unem sem fundir.
Um jato de metal no ponto de colisão limpa as duas superfícies logo antes de elas se tocarem.
É o método preferido para o cladding: unir metais caros resistentes à corrosão a aço barato em grandes áreas.